JP4131532B2 - 水系消火剤 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、水系の消火剤に関する。
【0002】
【従来の技術】
普通火災(A火災)に対応した消火薬剤において、その消火能力を向上させようとすると、リン酸アンモニウムなどリン酸塩系の無機化合物を高濃度で添加しなければならない。しかし、塩濃度を高くすると、貯蔵時の結晶析出や凝固点の上昇といった問題が発生する。
【0003】
また、水系消火剤において、界面活性剤を添加することにより、表面張力を低下させ、木材等への浸透性を増大させて、再着火抑制および延焼抑制効果を向上させることは以前から行われていた。
しかし、リン酸塩類等の無機塩類の濃度が30重量%以上の高濃度になると、界面活性剤の結晶の析出等が起こる場合があり、そのため従来は、水系消火剤の主成分であるリン酸塩類が20重量%より低い濃度の場合に、界面活性剤が使用されてきた。
【0004】
特開2001−46546号公報においては、リン酸アンモニウム(リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム)、アルカノールアミン(モノエタノールアミン)、スルファミン酸およびスルホコハク酸エステル塩を高濃度で含有する水溶液を消火薬剤として提案している。この薬剤は貯蔵安定性に優れ、消火作業時に水に数%添加するだけで消火性能の高い消火水が得られるというものである。しかしながら、成分として使われているモノエタノールアミンは毒性、腐食性が非常に高く、またスルファミン酸も単体では強酸性であり、これらを含む消火薬剤は人体や環境への影響を考えると取り扱いに注意が必要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、消火性能が高く、貯蔵安定性に優れる水系消火剤を提供することを目的とする。また本発明は、高い消火効果及び延焼抑制効果を両立させ、貯蔵安定性に優れた水系消火剤を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様は、リン酸アンモニウム及びスルファミン酸アンモニウムを含有してなり、リン酸アンモニウムの濃度が20〜45重量%、スルファミン酸アンモニウムの濃度が5〜30重量%であり、且つ、これらの合計が30〜50重量%であり、残部が水である水系消火剤である。
【0007】
(成分)
また本発明の第二の態様は、第一の態様の水系消火剤にさらにリン酸エステル系界面活性剤を含有してなる水系消火剤である。
かかる第二の態様においては、リン酸アンモニウム、スルファミン酸アンモニウム及びリン酸エステル系界面活性剤を含有してなり、リン酸アンモニウムの濃度が20〜45重量%、スルファミン酸アンモニウムの濃度が5〜30重量%であり、且つ、これらの合計が30〜50重量%であり、リン酸エステル系界面活性剤の濃度が0.1〜5重量%であり、残部が水である水系消火剤が好ましい。
【0008】
本発明の水系消火剤は、リン酸アンモニウム及びスルファミン酸アンモニウムを混合、溶解させた水溶液である。それにより、リン酸アンモニウムまたはスルファミン酸アンモニウム単体の場合に比べて低濃度で消火性能が高く、長期的な貯蔵安定性に優れた消火剤となる。併せて、これらの成分は毒性が低く且つ水素イオン濃度(pH)を中性にすることが容易であるため、取り扱いも容易である。
【0009】
本発明において、リン酸アンモニウムは、リン酸二水素アンモニウム(第一リン酸アンモニウム、(NH4)H2PO4)、リン酸水素二アンモニウム(第二リン酸アンモニウム、(NH4)2HPO4)又はこれらの混合物であることが好ましい。
リン酸二水素アンモニウム及びリン酸水素二アンモニウムは、可燃物に放射されると熱分解反応によりリン酸が生成する。このリン酸が木材の主構成成分であるセルロースリグニンに作用して脱水作用を促進して木材を炭化させる。その結果、可燃性の炭化水素の発生を抑制し、また脱水作用により発生した水分が冷却効果をもたらす。
【0010】
本発明において、スルファミン酸アンモニウムは、NH2SO3NH4で表わされる化合物である。かかる化合物は、カーテンをはじめとした布製品の防炎剤として使われてきた化合物であるが、単体では消火性能が低いため消火剤としては使用されなかったものである。
【0011】
本発明において、リン酸エステル系界面活性剤は、アルキルエーテルリン酸エステル塩、アルキルフェノールリン酸エステル塩又はこれらの混合物であることが好ましい。環境への影響を考慮するとアルキルエーテルリン酸エステル塩が好ましい。ここで、アルキルは炭素数4〜18のアルキルであることが好ましく、さらに好ましくは炭素数8〜12のアルキル基である。なお、単離するには手間がかかり、炭素数は中心数に対してバラツキがあってもよい。
本発明によれば、リン酸エステル系界面活性剤をリン酸アンモニウム及びスルファミン酸アンモニウムからなる水系消火剤に添加すると、結晶の析出等が発生せず長期間安定して貯蔵、使用できるものである。
【0012】
(濃度)
本発明において、リン酸アンモニウムの濃度は20〜45重量%、スルファミン酸アンモニウムの濃度は5〜30重量%で、且つ、これらの合計の濃度が30〜50重量%であることが好ましい。
リン酸アンモニウムの濃度は20〜45重量%、さらに好ましくは25〜35重量%である。リン酸アンモニウム濃度が45%以上では低温で析出等の沈殿を生じ貯蔵安定性に劣る。また、20重量%未満では消火性能が不十分である。
スルファミン酸アンモニウムの濃度は、好ましくは5〜30重量%で、さらに好ましくは10〜25重量%である。スルファミン酸アンモニウム濃度は30%以上にすることは可能であるが、相対的にリン酸アンモニウム濃度を低くしなければならないため混合液としての消火能力が低下してしまう。また、5重量%未満では成分の複合による消火効果の向上はほとんどなくなってしまう。
また、これら2成分の合計の合計濃度は、好ましくは30〜50重量%、さらに好ましくは40〜48重量%である。30重量%未満では、2成分の複合による消火効果の向上は少ない。50重量%以上では低温での析出等の沈殿を生じ貯蔵安定性が劣る。
【0013】
リン酸エステル系界面活性剤の添加濃度は0.1〜5重量%が適当で、好ましくは0.4〜3重量%である。0.1重量%未満では,浸透性の向上は不十分であり、5%以上の添加ではかえって消火性能を低下させることになる。
リン酸アンモニウム、スルファミン酸アンモニウム、リン酸エステル系界面活性剤以外の成分は水である。即ち、水の濃度は、50〜70重量%、好ましくは45〜69.9重量%である。
【0014】
(pH)
水溶液のpHを、中性、即ち、6.0〜8.0の範囲にすることは、貯蔵安定性や腐食性あるいは人体へ影響の上で非常に有効である。
リン酸アンモニウムは、リン酸二水素アンモニウムおよびリン酸水素二アンモニウムを適当な比率で混合することによりpHを中性にすることが容易である。また、スルファミン酸アンモニウム単体の水溶液は中性である。そのため、本発明の消火剤は、pHを中性にすることが容易である。
【0015】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳述する。
(実施例1〜7)
表1及び2に示す成分を、表1及び2に示す濃度で含有する水系消火剤を調製した。得られた各水系消火剤の凝固点、pH、A−2クリブ消火に要する液量、及び消火後の状況を表1に示す。
【0016】
次に、これらの水系消火剤に、変質試験を実施した。その結果、試験後の各試料の性状は、凝固点、pH、A−2クリブ消火に要する液量、及び消火後の状況に変化もなく析出等の沈殿物も観察されなかった。
また、A−2クリブ消火に要する液量を変質試験の前/後で比較したところ、消火性能にも変化は見られなかった。
【0017】
水系消火剤の物性の測定は、以下のように行なった。
(凝固点)
「消火設備用消火剤の鑑定細則」(平成10年3月9日制定)の第1章第4の1の(3)に従って実施した。具体的には、水系消化剤を試験管に温度計とともに入れて攪拌しながら徐々に冷却し、結晶片が出始めたら冷却をやめ、結晶片がなくなったときの温度を読んだ。
(pH)
上記凝固点と同様の(4)に従って実施した。このpHの測定はJISZ8802により行なうように定められ、それに従って実施した。
【0018】
(A−2クリブ消火に要する液量)
「消火器の技術上の規格を定める省令」(昭和39年9月17日、自治省令第27号、最終改定 平成5年2月24日自治省令第7号)の第3条(能力単位の測定)に従って実施した。
具体的には、杉の気乾材90本を井桁状に組上げたものに、ガソリンを入れた燃料なべを用いて下方から火をつけて杉の気乾材を燃焼させるものである。消火能力判定は、点火後3分で消火を開始し、消火後2分以内に再燃焼しない場合を完全な消火と判定する。
【0019】
(変質試験)
「泡消火薬剤の技術上の規格を定める省令」(昭和50年12月9日、自治省令第26号、最終改正 昭和62年3月18日 自治省令第7号)の第2条第6号に記載の条件に従って実施した。
即ち、水系消火剤を、室温から65℃に昇温し216時間保持した後、室温に戻し、さらに−18℃まで冷却し24時間保持した後、室温に戻すサイクルを2サイクル実施した後、凝固点、pH、A−2クリブ消火に要する液量、消火後の状況、析出物を評価した。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
(実施例8〜13)
表3及び4に示す成分を、表3及び4に示す濃度で含有する水系消火剤を調製した。得られた水系消火剤を「パッケージ型自動消火設備の技術基準」(昭和63年9月22日、消防予第136号)に基づく試験を行って、その延焼防止効果を調べた。
即ち、火災模型は「パッケージ型自動消火設備の技術基準」の第16条に記載のB模型を使用した。この火災模型を、床面上2.4mの天井に取り付けた放射ノズルの放射範囲内に設置し、この放射ノズルから実施例8〜13の水溶液を放射した。放射終了後、ただちに火災模型の直径120mmのオイルパンに0.4Lのノルマルヘプタンを入れて点火し、水溶液の放射開始から20分経過するまで燃焼させるとともに火災模型の中心上の天井面下5cmの位置の温度(20分間の温度上昇値(℃))を測定した。
また、表3及び4には、各実施例の火災模型設置位置の水溶液放射密度と温度上昇値、及びこれら水溶液を消火器に詰めてA−2クリブの消火に要する消火剤液量を測定した結果を示す。
【0023】
【表3】
【0024】
【表4】
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、リン酸アンモニウム及びスルファミン酸アンモニウムを含有させることにより、リン酸アンモニウム又はスルファミン酸アンモニウム単体の場合に比べて低濃度で消火性能が高く、長期的な貯蔵安定性に優れた消火剤が提供される。併せて、これらの成分は毒性が低く且つ水素イオン濃度(pH)を中性にすることが容易であるため、取り扱いも容易である。
更に、本発明によれば、リン酸エステル系界面活性剤を、リン酸アンモニウム及びスルファミン酸アンモニウムと共に含有させることにより、結晶の析出なく、長期間安定して貯蔵、使用出来ると共に、消火性能が高く、優れた再着火抑制および延焼抑制効果を有する消火剤が提供される。
Claims (4)
- リン酸アンモニウム及びスルファミン酸アンモニウムを含有してなる水系消火剤であって、
前記リン酸アンモニウムの濃度が20〜45重量%、前記スルファミン酸アンモニウムの濃度が5〜30重量%であり、且つ、これらの合計が30〜50重量%である水系消火剤。 - リン酸エステル系界面活性剤をさらに含有してなる請求項1に記載の水系消火剤。
- 前記リン酸エステル系界面活性剤の濃度が0.1〜5重量%である請求項2に記載の水系消火剤。
- 前記リン酸エステル系界面活性剤が、アルキルエーテルリン酸エステル塩、アルキルフェノールリン酸エステル塩又はこれらの混合物である請求項2又は3に記載の水系消火剤。
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